The Use of HRMS and Statistical Analysis in the Investigation of Basmati Rice Authenticity and Potential Food Fraud

Význam tématu

V oblasti potravinářské analytiky roste tlak na ověřování pravosti surovin z důvodu rizika potravinových podvodů. Basmati rýže je vysoce ceněná dlouhozrnná aromatická odrůda, jejíž falšování v klíčových trzích (USA, Kanada, EU) dosahuje až desítek procent prodejů. Spolehlivá metoda detekce znečištění či zaměnění odrůdy je proto nezbytná pro udržení kvality a důvěry spotřebitelů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat princip ne cíleného přístupu k analýze pravosti basmati rýže pomocí moderních technik vysoko­resolucní hmotnostní spektrometrie (HRMS) a vícerozměrných statistických metod. Pracovní postup zahrnoval extrakci aromatických látek ze suché rýže, oddělení GC, detekci v HDMSE režimu a následné zpracování dat pro identifikaci odlišných markerů mezi odrůdami.

Použitá instrumentace

• GC systém Agilent 7890A s kolonkou DB-5 MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm)
• Atmospheric Pressure Gas Chromatography (APGC)
• SPME vlákno (DVB/CAR/PDMS, 50/30 µm, Supelco)
• Hmotnostní spektrometr Waters SYNAPT G2-Si provožený v HDMSE režimu
• Softwarové nástroje MassLynx a Progenesis QI

Použitá metodika

Vzorky: osm komerčně dostupných rýží (4 basmati, 2 jasmine, 1 long grain, 1 pool). Každý vzorek (10 g suché rýže) byl připraven v tripliku v hlavičkových lahvičkách. Extrakce: zahřátí na 120 °C, 5 min SPME, následně 10 min desorpce. GC program: 40 °C (2 min) → 130 °C při 30 °C/min → 270 °C při 10 °C/min → 320 °C (2 min). Detekce: HDMSE sběr dat s iontovou mobilitou. Zpracování: zarovnání injekcí, detekce a dekonvoluce špiček, multivariační analýzy v Progenesis QI (PCA, OPLS-DA, korelační analýza).

Hlavní výsledky a diskuse

• PCA potvrdila rozlišení mezi basmati, jasmine a long grain rýžemi; dva vzorky basmati vykázaly nečekané shlukování s jinou odrůdou, pravděpodobně z důvodu sdíleného výrobce či vlivu obalového materiálu.
• OPLS-DA identifikovala šest markerů silně reprezentovaných v basmati rýži; korelační analýza dále rozšířila toto spektrum na 57 souvisejících iontů.
• Pro long grain rýži bylo izolováno 26 markerů; u jednoho basmati vzorku od stejného výrobce byly profily téměř shodné.
• Výsledky potvrzují schopnost přístupu detekovat odlišnosti v neznámých vzorcích, ale vyžadují rozšíření o větší množinu dobře charakterizovaných standardů pro validaci.

Přínosy a praktické využití metody

Vytvořená metoda nabízí komplexní ne cílené profilování aromatických sloučenin s vysokou specifičností a citlivostí. Svým pracovním postupem je vhodná pro aplikace v kontrolních laboratořích zaměřených na ověřování pravosti potravin, odhalování podvodů a zajištění kvality dovážených i domácích produktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření studie o větší a lépe definované sady autentických i adulterovaných vzorků.
• Vývoj rychlých pas/fail metod na základě specifických markerů vhodných pro kvadrupólové spektrometry v rutinní kontrole.
• Integrace do automatizovaných systémů sledování kvality a širší nasazení v potravinářském průmyslu.
• Zdokonalení databází metabolitů a využití pokročilých algoritmů strojového učení pro predikci pravosti.

Závěr

Kombinace měkké ionizace APGC, vysoko­resolucní HDMSE akvizice a výkonné omické informatiky Progenesis QI umožnila efektivní non-cílené zkoumání pravosti basmati rýže. Metoda prokázala schopnost detekovat odlišné profilové markery a vytvořila základ pro další validaci a implementaci do rutinních QC laboratoří.

Reference

• Jagannathan P., 2007. Basmati export adulteration leaves bad taste in mouth. The Economic Times, 6. července 2007.
• Fletcher A., 2005. Contamination concerns force new Basmati regulations. Food Navigator, srpen 2005.
• Waters Corporation, 2014. Waters SYNAPT G2-Si product brochure, Part No. 720004681EN.
• Waters Corporation, 2014. Waters APGC White Paper, Part No. 720004771EN.